Радіонуклідна діагностика

Радіонуклідна діагностика – це метод дослідження функціонального та морфологічного стану органів і систем організму за допомогою радіонуклідів або мічених ними індикаторів. Ці індикатори, їх ще називають радіофармацевтичними препаратами (РФП), вводяться до організму хворого, а потім за допомогою різноманітних приборів визначають характер переміщення, фіксації та виведення їх з органів та тканин. Радіофармацевтичними препаратами (РФП) – називають дозволені для введення людині з діагностичною метою хімічні сполуки, у молекулах яких міститься радіонуклід. Радіонуклід повинен мати спектр випромінювання визначеної енергії, викликати мінімальне променеве навантаження та відображати стан органу, що вивчається. У зв’язку з цим РФП вибирають з урахуванням його фармакодинаміки та ядерно-фізичних властивостей. Фармакодинаміку РФП визначає та хімічна сполука, на основі якої він синтезований. Можливості реєстрації РФП залежать від типу розпаду радіонукліда, котрим він промаркований. Для отримання зображення органів використовують тільки радіонукліди, що випромінюють γ-кванти, або характеристичне рентгенівське випромінювання, бо ці види випромінювання можливо реєструвати при зовнішній детекції. Чим більше γ-квантів або рентгенівських квантів виникає при радіоактивному розпаді, тим ефективніше цей РФП у діагностичному відношенні.

Радіонукліди, період полурозпаду яких декілька десятків днів, прийнято вважати триваложивучими, декілька днів – середньоживучими, декілька годин – короткоживучими, декілька хвилин – ультакороткоживучі. Найчастіше використовують короткоживучі радіонукліди. Застосування середньоживучих і триваложивучих радіонуклідів пов’язане з підвищеним променевим навантаженням, а використання ультракороткоживучих радіонуклідів обтяжливе по технічним причинам. Радіонукліди отримують частіше в реакторах (131I, 32 P, 133 Xe, 125I), рідше в прискорювачах (67Ga, 111In, 123I, 15O, 11C, 13N). Важливою вимогою до РФП є мінімальне променеве навантаження при його виведенні. Активність використаного радіонукліда зменшується внаслідок дії двох факторів: розпаду його атомів (фізичного процесу) та виведення його з організму (біологічного процесу). Час розпаду половини атомів радіонукліда називають фізичним періодом напіввиведення. Час, за який активність препарату, введеного в організм, знижується на половину за рахунок його виведення, називають періодом біологічного напіввиведення. Час, за який активність введеного в організм РФП зменшується наполовину як наслідок фізичного розпаду та виведення, називають ефективним періодом напіввиведення. Для радіонуклідної діагностики вибирають РФП з найменшим ефективним періодом напіввиведення.

У сучасних лабораторіях найбільш часто використовують генераторний шлях отримання радіонуклідів, причому у 90-95% випадків – це радіонуклід 99mTc, котрим маркують більшість РФП. Крім технецію інколи використовують 131I, 133 Xe, 67Ga, дуже рідко інші радіонукліди.

Серед радіонуклідних методів розрізняють: методи радіонуклідної візуалізації, радіографію, клінічну та лабораторну радіометрію. Радіонуклідна візуалізація – це створення картини просторового розподілення РФП в органах і тканинах при введенні його в організм пацієнта. Основним методом радіонуклідної візуалізації є γ-сцинтіграфія (або просто сцинтіграфія), яку проводять на апараті, що має назву γ-камера. Варіантом сцинтіграфії, що виконується на спеціальній γ-камері з рухомим детектором, є пошарова радіонуклідна візуалізація – однофотонна емісійна томографія. Рідше, головним чином у зв’язку з технічними складностями отримання ультракороткоживучих радіонуклідів, проводять двохфотонну емісійну томографію на спеціальних γ-камерах. Рідко застосовують застарілий метод радіонуклідної візуалізації – сканування, що виконується на апараті, що має назву сканер.

Сцинтіграфія – це отримання зображення органів та тканин пацієнта шляхом реєстрації на γ -камері випромінювання, що дає інкорпорований радіонуклід. Фізіологічною суттю сцинтіграфії є органотропність РФП, здатність його вибірково акумулюватися у визначеному органі – накопичуватися, виділятися та проходити по ньому у вигляді компактного радіоактивного болюса.

γ -камера – це складний технічний пристрій, що складається з детектора радіоактивних випромінювань (використовують сцинтиляційний кристал великих розмірів), що забезпечує реєстрацію випромінювання одночасно зі всієї частини тіла, що досліджується. Випромінені γ-кванти викликають у кристалі світлові спалахи. Їх реєструє фотоелектронний підсилювач, розміщений над поверхнею кристалу. Електричні імпульси з фотоелектронного підсилювача крізь дискримінатор передаються у блок аналізатора, котрий формує сигнал на екрані дисплею. При цьому координати точки, що світиться на екрані чітко відповідають координатам світлового спалаху у сцинтиляторі та розташуванню радіонукліда у органі. Важливою складовою частиною γ-камери є спеціалізований комп’ютер, який дозволяє проводити різноманітну обробку зображення: виділяти поля, що заслуговують найбільшу увагу та проводити в них різноманітні процедури: вимірювання радіоактивності, визначення розмірів органу та інше. Заключним етапом сцинтіграфії є створення копії зображення на папері чи плівці. Кожна сцинтіграма характеризує функцію органу, бо РФП може накопичуватись переважно у нормальних та активно функціонуючих клітинах, тому сцинтіграма – це функціонально-анатомічне зображення. Саме у цьому унікальність радіонуклідних зображень, вирізняючи їх від зображень, що отримуються при рентгенологічному та ультрасонографічному дослідженнях, магнітно-резонансної томографії. Звідти витікає основна умова для призначення сцинтіграфії – досліджуваний орган обов’язково повинен бути хоча б обмежено функціонально активним.

У разі якщо виконують один знімок, то це статична сцинтіграфія. Якщо умовою радіонуклідного дослідження є вивчення функції органу, то виконують серію сцинтіграм з різними часовими інтервалами, які можуть вимірюватися у хвилинах і навіть у секундах. Таку серійну сцинтіграфію називають динамічною.

При аналізі сцинтіграм, в основному статичних, особливу увагу приділяють ступеню однорідності його зображення. Ділянки з підвищеним накопленням РФП називають гарячими ділянками. Як зазвичай, їм відповідають надактивно функціонуючі ділянки органу – ділянки гіперплазії, деякі види пухлин, запальні зміни тканин. Якщо на сцинтіграмі виявляється ділянка із зменшеним накопиченням РФП, то це говорить про наявність об’ємного новоутворення, що замістила нормально функціонуючу паренхіму органа, так звані холодні вузли. Вони спостерігаються при кістах, метастазах, вогнищевому склерозі, деяких пухлинах.

Синтезовані РФП, що вибірково накопичуються у пухлинній тканині – туморотропні РФП, які переважно включаються у клітини, мають високу мітотичну активність і метаболічну активність. Унаслідок підвищеної концентрації РФП пухлина буле вимальовуватися на сцинтіграмі у вигляді гарячого вузла. Таку методику дослідження називають позитивною сцинтіграфією.

Сцинтіграфія з міченими моноклональними антитілами носить назву імуносцинтіграфії.

Однофотонна емісійна комп’ютерна томографія (ОФЕКТ) поступово витісняє звичайну статичну сцинтіграфію, бо дозволяє з тією ж кількістю РФП досягти кращого просторового розрішення та виявляти найдрібніші ділянки ураження органу – гарячі та холодні вузли. Для виконання ОФЕКТ використовують спеціальні γ-камери. Від звичайних вони відрізняються тим, що детектори (найчастіше їх два) камери обертаються навколо тіла хворого. У процесі обертання сцинтиляційні сигнали потрапляють у комп’ютер з різних ракурсів, що дає можливість збудувати на екрані дисплею пошарове зображення органу (як при іншій пошаровій візуалізації – рентгенівській комп’ютерній томографії). ОФЕКТ рекомендована для тих же цілей, що і статична сцинтіграфія – отримання анатомо-функціонального зображення органу, але відрізняється від останньої високою якістю зображення, можливістю виявляти дрібні деталі і, як наслідок, діагностувати хвороби на початкових стадіях з більшою вірогідністю. При наявності достатньо великої кількості зрізів тканин, отриманих за короткий проміжок часу, за допомогою комп’ютера можливо збудувати на екрані дисплею трьохвимірне зображення органу, що дозволяє отримати чітке уявлення про його структуру та функцію.

Існує ще один вид пошарової радіонуклідної візуалізації – позитронна (або двохфотонна) емісійна томографія (ПЕТ). Як РФП використовуються радіонукліди, що випромінюють позитрони, як правило, ультракороткоживучі нукліди, період напіврозпаду яких складає декілька хвилин: 11C (20,4 хв.), 13N (10 хв.), 15O (2,03 хв.), 18F (110 хв.). Позитрони, що випускають ці радіонукліди анігілюють поблизу атомів з електронами, і як наслідок виникає пара γ-квантів – фотонів (звідки і назва методу), що розлітаються з точки анігіляції у протилежних напрямах. Кванти, що розлітаються, реєструються декількома детекторами γ-камери, що розташовані навкруги досліджуваного. Основною перевагою ПЕТ є те, що радіонуклідами, що використовуються при цьому дослідженні, можливо маркувати важливі у фізіологічному відношенні фармацевтичні препарати, наприклад глюкозу, яка бере участь у багатьох метаболічних процесах. При введенні в організм пацієнта такої глюкози, вона активно включається у тканинний обмін головного мозку та серцевого м’язу. Реєструуючи за допомогою ПЕТ поведінку цього препарату у названих органах, можливо судити про характер метаболічних процесів у тканинах. У головному мозку, наприклад, виявляють ранні форми порушення кровообігу або розвитку пухлин, зміни фізіологічної активності мозкової тканини у відповідь на дію фізіологічних подразників (світло, звук). Розповсюдження цього важливого та перспективного методу в клініці обмежується тією обставиною, що ультракороткоживучі радіонукліди виробляють на прискорювачах ядерних часток – циклотронах. І таким чином працювати з ними можливо тільки у тому випадку, якщо циклотрон розташований безпосередньо у лікувальній установі, що можливо тільки для обмеженої кількості медичних центрів.

Візуалізація злоякісних пухлин за допомогою цього метода базується на підвищеній гліколітичній активності клітин, які накопичують глюкозу внаслідок збільшення концентрації трансмембранних транспортерів і активності деяких ферментів (напр. гексокінази).

ФДГ (фосфодезоксиглюкоза, FDG (2-[fluorine-18]fluoro-2-deoxy-D-glucose) переноситься в пухлинні клітини так само, як і глюкоза – протеїном GLUT і надалі фосфорилізується гексокіназою у ФДГ-6-фосфат, який надалі не метаболізується та накопичується в клітині. Здатність ракової клітини бути «метаболічною пасткою» для ФДГ і є основою для виявлення пухлин при ПЕТ. Остання дозволяє одночасно сканувати все тіло, що підвищує здатність знаходити приховані пухлинні вогнища. Дослідження може бути корисним для ранньої оцінки відповіді на хіміо-променеву терапію.

ПЕТ поступається в «анатомічності» зображення таким методам, як КТ і МРТ, але має дуже високу чутливість.

ПЕТ/КТ – комбінований діагностичний комплекс, що поєднує ці два томографи; дозволяє використати переваги чіткого анатомічного зображення внутрішніх органів рентгенівського комп’ютерного томографа та «фізіологічність» інформації, що отримують за допомогою ПЕТ, шляхом їх «злиття» (fusion) на одному зображенні.

Лікар XXI сторіччя має бути обізнаний у сучасних інструментальних методах діагностики: принципах, на яких вони ґрунтуються, їх можливостях, показаннях і протипоказаннях, і навіть, вартості дослідження. Наявність національних стандартів діагностики та лікування полегшує справу вибору діагностичної тактики, але не замінює знань, досвіду та клінічного мислення сучасного лікаря-фахівця. Сподіваємося, що матеріал цього посібника допоможе студентам і молодим спеціалістам орієнтуватися в існуючих методиках діагностичної радіології.